第14章-磁场中的磁介质
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1、第第14章章 磁场中的磁介质磁场中的磁介质主要内容主要内容物质的磁性 当一块介质放在外磁场中将会与磁场发生相互作用，产生一种所谓的“磁化”现象，介质中出现附加磁场。我们把这种在磁场作用下磁性发生变化的介质称为“磁介质”。BB BBBoroBB令：令： = 0 r 称为称为磁导率磁导率roorBBnI orBB三类磁介质：三类磁介质：（1）顺磁性介质顺磁性介质： 介质磁化后呈弱磁性介质磁化后呈弱磁性。附加磁场附加磁场B 与外场与外场B0同向。同向。 B B0 , r 1（2）抗磁性介质抗磁性介质： 介质磁化后呈弱磁性介质磁化后呈弱磁性。附加磁场附加磁场B 与外场与外场B0反向。反向。 B B0
2、, r B0 , r 1（4）完全抗磁体完全抗磁体：（ r 0）：）： B 0，磁介质内，磁介质内的磁场等于零（如超导体）。的磁场等于零（如超导体）。磁介质种类种 类温度相对磁导率r 1铋汞铜氢（气）293K293K293K1-16.610-51-2.910-51-1.010-51-3.8910-5r 1氧（液）氧（气）铝铂90K293K293K293K1+769.910-51+334.910-51+1.6510-51+26.010-5r 1铸钢铸铁硅钢坡莫合金2.2103（最大值）4102（最大值）7102（最大值）1105（最大值）r 0汞铌小于4.15K小于9.26K00 近代科学实践证
3、明，组成分子或原子中的电子，近代科学实践证明，组成分子或原子中的电子，不仅存在绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这不仅存在绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可体，分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为等效于一个圆电流，称为“分子电流分子电流”。分子电流的。分子电流的磁矩称为磁矩称为“分子磁矩分子磁矩”表示为表示为 。m+-+各电子磁矩各电子磁矩lmlm+-分子磁矩分子磁矩m1.顺磁质特点：存在分子固有磁矩。特点：存在分子固有磁矩
4、。0im外磁场中：外磁场中：0im-+-+-mmmB+-+-+mmm2.2.抗磁质抗磁质特点：特点：分子固有磁矩等于零，因此不存在顺磁效应。分子固有磁矩等于零，因此不存在顺磁效应。+lmBv-lmff+-vlmBlm结论： 在抗磁质和顺磁质中都会存在抗磁效应，只是在抗磁质和顺磁质中都会存在抗磁效应，只是抗磁效应与顺磁效应相比较要小得多，因此在顺磁抗磁效应与顺磁效应相比较要小得多，因此在顺磁质中，抗磁效应被顺磁效应所掩盖。质中，抗磁效应被顺磁效应所掩盖。 附加电子磁矩附加电子磁矩 的方向总是和外磁场的方向总是和外磁场 方向相反。方向相反。lm0B 由于分子中每一个运动电子都要产生与外磁场反由于分
5、子中每一个运动电子都要产生与外磁场反向的附加磁矩向的附加磁矩 ，分子中各电子附加磁矩的矢量和，分子中各电子附加磁矩的矢量和即为分子的附加磁矩即为分子的附加磁矩 。磁介质中大量分子的附加。磁介质中大量分子的附加磁矩在宏观上对外显示出磁效应。这一磁效应与外磁磁矩在宏观上对外显示出磁效应。这一磁效应与外磁场方向相反，我们把它称为场方向相反，我们把它称为“抗磁效应抗磁效应”。lmm14.3 14.3 磁介质的磁化磁介质的磁化1.1.磁化强度磁化强度 为了反映磁化程度的强弱，引入为了反映磁化程度的强弱，引入“磁化强磁化强度矢量度矢量”VmM单位：1mA磁化强度是空间坐标的矢量函数。当磁化强度磁化强度是空
6、间坐标的矢量函数。当磁化强度矢量为恒矢量时，磁介质被均匀磁化。矢量为恒矢量时，磁介质被均匀磁化。 注意注意: :2. 2. 磁化电流磁化电流 以长直螺线管为例：以长直螺线管为例： 介质磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其介质磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这种电流称为种电流称为“磁化电流磁化电流”（Is ）。）。 磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。而传导电不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。而传导电流是由大量电荷作定向运动而形成
7、的。流是由大量电荷作定向运动而形成的。磁化面电流线密度：磁化面电流线密度：介质表面单位长度上的磁化电流介质表面单位长度上的磁化电流lIjss磁化强度矢量：磁化强度矢量：ssjlSlSjVmMIslMSIsM结论：结论：磁化强度在数值上等于磁化电流面密度，它磁化强度在数值上等于磁化电流面密度，它们之间的关系由右手螺旋法则确定。们之间的关系由右手螺旋法则确定。adcbaddccbbaLl dM0adcbl dMl dM0dcl dMabjabMl dMl dMsbaLsLIl dM结论：结论：磁化强度磁化强度 沿闭合回路的环流，等于穿过回沿闭合回路的环流，等于穿过回路所包围面积的磁化电流路所包围面
